NL8802637A - Luchtvochtigheid verlagende inrichting voor elektrische installatiekasten en dergelijke. - Google Patents

Description

Luchtvochtigheid verlagende inrichting voor elektrische installatiekas-ten en dergelijke.

De uitvinding heeft betrekking op een luchtvochtigheid verlagende inrichting voor installatiekasten, in het bijzonder voor een behuizing waarin zich korrosie- en/of vochtgevoelige apparatuur bevindt.

Bij installatiekasten, schakelbehuizingen en dergelijke is kon-densvorming een reeds lang bestaand probleem. In dergelijke kasten en behuizingen is veelal waardevolle schakel-, stuur- en/of regelapparatuur opgesteld, waarvan de funktie nadelig wordt beïnvloed door de korrode-rende werking van vocht. Vooral geldt dit voor de aansluitkontakten van elektronische halfgeleiderbouwstenen op bijvoorbeeld printplaten. Met name bij in de buitenlucht opgestelde kasten dient men in verband met de sterk wisselende weersomstandigheden bijzondere maatregelen te nemen om de nadelige gevolgen van vocht zoveel mogelijk tegen te gaan.

De meest simpele oplossing is het zo goed mogelijk ventileren van de inwendige ruimte van dergelijke kasten en het afvoeren van het eventueel gevormde kondenswater.

Tegenover deze simpele aanpak staat echter het nadeel, dat ook stof en dergelijke in het inwendige van de kast kan binnendringen. Bovendien is ventilatie bij een hoge luchtvochtigheid van de buitenlucht niet werkelijk afdoende en kan dit zelfs een extra nadeel betekenen. Om hierbij bovendien vervuiling van de binnenruimte tegen te gaan worden vaak ook filters in kombinatie met een ventilator toegepast. Hierdoor wordt deze oplossing echter relatief duur terwijl het bij een hoge luchtvochtigheid evenmin afdoende zal werken. Tevens vormt het extra energieverbruik en de onderhoudsgevoeligheid van de ventilator een nadeel.

Een andere mogelijkheid om het probleem te lijf te gaan is het toepassen van verwarmingselementen om lucht in de binnenruimte op een zodanige temperatuur te brengen, dat deze steeds boven de dauwpunttempe-ratuur zal blijven en er zo min mogelijk kondensvorming zal optreden. Naast het nadeel dat ook hiervoor extra energie nodig zal zijn, blijkt bovendien dat delen met een grote warmtekapaciteit, zoals bijvoorbeeld koperen rails, in temperatuur naijlen, waardoor op die delen toch weer kondensvorming kan optreden. Verder zal het niet altijd mogelijk zijn om boven de dauwpunttemperatuur te blijven. Aangezien het streven tegenwoordig is gericht op enerzijds een zo groot mogelijke vulfaktor, ofwel optimalisering van de benodigde ruimte, en anderzijds op een verhoging van het vermogen per ruimte-eenheid, zal elke temperatuursverhoging van de binnenruimte nadelig uitwerken, en dus zoveel mogelijk vermeden dienen te worden.

Bij aanvraagster is thans het idee ontstaan om het kondensprobleem langs een andere weg aan te pakken en wel door in de binnenruimte van de behuizing een of meer plaatsen te creëren, waar de temperatuur voortdurend bij voorkeur ten minste 5°K lager is dan de temperatuur elders in de kast en wel zodanig, dat wanneer de luchttemperatuur in de kast in de buurt van de dauwpunttemperatuur komt, kondensvorming slechts op die betreffende plaats of plaatsen zal ontstaan en elders wordt voorkomen. Hierdoor zal de relatieve vochtigheid in de binnenruimte steeds voldoende laag worden gehouden.

Bij voorkeur geschiedt dit door op een passende plaats in de behuizing een elektrisch werkende warmtepomp te installeren met een bij werking van de pomp voldoende koud oppervlak waarop in de behuizing aanwezig vocht zal kondenseren, waarbij middelen aanwezig zijn voor het buiten de behuizing afvoeren van het op het koude oppervlak gekonden-seerde vocht.

De temperatuurverlaging kan in het bijzonder gemakkelijk en op economisch verantwoorde wijze worden bereikt door gebruik te maken van een thermo-elektrische warmtepomp ofwel een zogenaamd Peltier-element. Peltier-elementen bestaan uit twee verschillende metalen, bij voorkeur halfgeleiders, die door een overgang met elkaar zijn verbonden. Indien er een elektrische stroom door het element van het ene metaal naar het andere wordt gevoerd, zal een van de metalen afkoelen en het andere worden verwarmd. Op de zogenaamde koude kant van het Peltier-element zal dan de gewenste kondensvorming plaatsvinden.

In plaats van een Peltier-element kan echter ook een andere warmtepomp worden toegepast, bijvoorbeeld een die werkt volgens het absorp-tieprincipe, zoals bij een koelkast.

Met de maatregelen volgens de uitvinding wordt bewust op een geschikte plaats in een behuizing een zodanige koude plek gecreëerd, dat de temperatuur van deze plek ten allen tijde lager is dan de luchttemperatuur overal elders in de kast. Is de lucht in de kast vochtig, dan kan de temperatuur van de koude plek lager worden dan de dauwpunttemperatuur. Zodra deze situatie zich voordoet ontstaat uitsluitend op deze koude plek kondensvorming en wordt de lucht in de kast droger. Het gekondenseerde vocht wordt door middel van een waterafvoer bijvoorbeeld een trechter met een daarop aansluitende buis naar buiten gebracht.

Zonodig kan de zogenaamde warme kant van het Peltier-element daarbij zorgen voor een geringe verwarming van de binnenruimte van de kast of van bepaalde elektrische onderdelen, zodat deze oplossing een kombinatie vormt van een gekontroleerde kondensvorming en verwarming.

De voordelen van de onderhavige uitvinding ten opzichte van de veel gebruikte verwarmingsmethode zijn: 1) de gebruikte energie is veel lager, 2) het vocht wordt afgevoerd.

Met de maatregelen volgens de uitvinding heeft men een zeer simpele en ten opzichte van de bekende oplossingen een goedkope maar effek-tieve methode verkregen om het kondensprobleem te lijf te gaan. Bovendien is de hoeveelheid verbruikte energie veel lager dan bij de bekende oplossingen.

Uit een vergelijkende proef met twee installatiekasten is gebleken, dat bij een installatiekast die voorzien was van een Peltier-ele-ment de luchtvochtigheid na vijf dagen van 50% was gestegen tot 57%, terwijl bij een soortgelijke kast onder dezelfde omstandigheden, maar zonder Peltier-element deze luchtvochtigheid na vijf dagen 100% bedroeg. De temperaturen in beide kasten varieerden hierbij tussen 25 en 55 °C.

Alhoewel uit de Japanse octrooipublikatie JP 61.116259 het gebruik bekend is van een Peltier-element in kombinatie met schakelkasten, kan worden opgemerkt dat daarbij alleen gebruik wordt gemaakt van het warm-te-afvoerende vermogen van een Peltier-element, zoals bij koelkasten. De toepassing van het Peltier-element moet daar gezien worden als aanpak van het probleem dat ontstaat wanneer warmte producerende komponenten zijn aangebracht in een hermetisch gesloten kast. Vanwege het hermetisch gesloten zijn van de kast kan het kondensprobleem niet optreden en is deze bekende toepassing dan ook gericht op het probleem van de warmteafvoer en niet op het kondensprobleem, zoals bij de onderhavige uitvinding .

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekeningen, die schematisch de installatie toont van een thermo-elektrische warmtepomp in de vorm van een Peltier-element, aangebracht in de wand van een behuizing.

Figuur 1 toont een zijaanzicht van een deel van een kastwand, waarin een Peltier-element is opgenomen.

Figuur 2 toont een binnenaanzicht hiervan.

Figuur 3 toont grafisch de dauwpunttemperatuur als funktie van de omgevingstemperatuur en de relatieve vochtigheid.

Het Peltier-element 3 is in een opening in de kastwand 6 gemonteerd en aan de, naar de binnenzijde van de kast gerichte koele zijde voorzien van een kondensatievlak 4. Dit kondensatievlak 4 is bij voor keur zodanig uitgevoerd, dat het zich daarop vormende kondenswater eenvoudig kan worden verzameld en afgevoerd. Daarbij is aan de onderzijde van het kondensatievlak 4 van het Peltier-element een trechtervormige goot 7 aangebracht waarin het gekondenseerde vocht wordt verzameld en die uitmondt in een afvoerslang 5 die door de wand 6 naar buiten wordt gevoerd.

De warme, zich in dit voorbeeld aan de buitenzijde van de kast bevindende zijde van het Peltier-element 3, is in warmtekontakt met een koellichaam 1. Dit kan bijvoorbeeld met koelvinnen zijn uitgerust. Tussen dit koellichaam 1 en de kastwand 6 kan voor een betere werking een thermische isolatielaag 2 worden aangebracht. Door deze isolatielaag 2 wordt ook het temperatuurverschil tussen de koude zijde en de warme zijde van het Peltier-element 3 vergroot. De warme zijde van het Peltier-element kan echter ook worden gemonteerd tegen een thermisch geleidende kastwand 6 die dan als warmte-afvoerorgaan dienst doet.

Behalve aan de buitenzijde van de kast kan het koellichaam 1, dus de warme zijde, ook binnen de kast worden gemonteerd. Dit heeft het voordeel dat het koellichaam tevens als montageplaat kan dienen voor zich in de kast bevindende komponenten, waarvan het gewenst kan zijn dat zij zich op een hogere temperatuur bevinden. Hiervan kan met voordeel gebruik worden gemaakt indien de kast in een zeer koude omgeving is opgesteld.

De afmetingen van het koellichaam 1 zijn afhankelijk van het gewenste temperatuurverschil tussen warme en koude zijde van het Peltier-element en van externe omstandigheden zoals buitentemperatuur, plaatsing binnen of buiten de kast, etc. Eventueel kan een warmtegelei-dende wand van de kast als warme zijde worden benut.

Dit temperatuurverschil moet uiteraard zodanig zijn, dat de dauw-punttemperatuur in de kast bij elke kombinatie temperatuur-luchtvoch-tigheid het eerst optreedt op de koude zijde van het Peltier-element. Zoals de grafiek van figuur 3 aangeeft is het verschil tussen dauwpunt-temperatuur en omgevingstemperatuur bij een luchtvochtigheid van bijvoorbeeld 90% en een omgevingstemperatuur van 20°C ongeveer 1,25°K en bij een luchtvochtigheid van 60% en dezelfde omgevingstemperatuur ca 7,5°K. Theoretisch gesproken zal een temperatuurverschil van ca 2°K tussen de koude zijde van het Peltier-element en de omgevingstemperatuur dus voldoende zijn om effektief te kunnen werken.

Om eventuele temperatuurnaijlingen en dergelijke te voorkomen is een temperatuurverschil van ca 5°K een goed gemiddelde om een juiste werking te garanderen. Uiteraard kan de temperatuur aan de koude zijde zover dalen dat hierop ijsvorming optreedt. Dit is echter niet bezwaarlijk omdat dan via het zogenaamde droogvries-effekt hetzelfde doel wordt bereikt.

Claims (11)

1. Luchtvochtigheid verlagende inrichting voor een behuizing voor korrosie- en/of vochtgevoelige apparatuur, met het kenmerk, dat deze inrichting bestaat uit althans een, op een passende plaats in de behuizing te installeren elektrisch werkende warmtepomp, met een bij werking van de pomp zodanig koud oppervlak, dat uitsluitend daarop in de behuizing aanwezig vocht kondenseert, en dat middelen aanwezig zijn voor het buiten de behuizing afvoeren van het op het koude oppervlak gekon-denseerde vocht.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het verschil in temperatuur tussen het genoemde koude oppervlak en elk ander binnen de behuizing aanwezig oppervlak ten allen tijde ten minste 5°K bedraagt.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de warmtepomp een thermo-elektrisch orgaan is.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het thermo-elektrische orgaan een Peltier-element is met bij stroom-doorgang een koud oppervlak en een warm oppervlak, waarbij het koude oppervlak als kondensatieoppervlak werkzaam is, waarop uitsluitend vocht kondenseert.

5. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de warmtepomp is gemonteerd in een wand van de behuizing, met het koude oppervlak gelegen binnen de behuizing en het warme oppervlak gelegen buiten de behuizing.

6. Inrichting volgens een van de conclusies 1 t/m 4, m e t het kenmerk, dat de warmtepomp geheel binnen de behuizing is gemonteerd en dat het warme oppervlak als montageoppervlak voor de in de behuizing aanwezige komponenten dient, of met dit montage-oppervlak thermisch geleidend is verbonden.

7. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat op het koude oppervlak een trechtervormig orgaan is gemonteerd, waardoor het gekondenseerde vocht via een op het trechtervormig orgaan aangesloten buis buiten de behuizing kan worden gevoerd.

8. Inrichting volgens een van de conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de warme zijde van het Peltier-element in warmtekon-takt is met een koellichaam dat zich buiten de kast bevindt.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het Peltier-element door middel van een thermisch isolerende laag van de kastwand is gescheiden.

10. Inrichting volgens conclusie 9,met het kenmerk, dat de isolerende laag zich bevindt tussen het koellichaam en de kastwand.

11. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de warme zijde van het Peltier-element in warmtekontakt is met een thermisch geleidende kastwand.